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为机器服务发明的空调

科普小知识2021-07-16 23:01:35
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在盛夏,当无法忍受酷热的人们冲到空调前享受凉爽的空气时,恐怕他们不会认为这种防止酷热的常用工具是上个世纪一个每周仅挣10美元的美国人发明的。他是威利斯·哈维兰·凯利。

1902年冬天,一个25岁的美国男孩凯利去火车站乘公共汽车。在站台上等公共汽车时,他盯着面前的浓雾,等了一会儿陷入了沉思。最近几个月,作为一家生产供热和排气系统的公司的工程师,他一直对如何在降低湿度的同时冷却空气的问题感到困惑。

为机器服务发明的空调

威利斯&布尔。哈菲兰&公牛;威利斯·哈维兰电信公司(网络图)

以前,人类在如何*调节温度方面经历了漫长的探索过程。早在数百年前,人类就已经掌握了加热的技术,使得冷变热变得容易。然而,我应该怎么做才能变热为冷呢?人们在努力探索,但毫无结果。

直到1758年,英国化学家约翰·哈雷和本杰明·富兰克林用乙醚制造了冰。但很快哈雷因病去世,富兰克林进入政界,人工降温的研究停滞不前。几十年后,在1842年,疟疾和黄热病在佛罗里达州流行。约翰·戈里博士发明了一种制冰冷却装置来冷却病人。几年后,哥里获得了专利。然而,除了体积大、效率低之外,这些制冷装置还有一个很大的缺点:由于制冷前需要冰,空气温度降低,而湿度不可避免地增加。

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哥里制冰机比例模型的四分之三(目前在约翰·哥里国家博物馆)(网络图)

随着时间的推移,没有人会想到改进制冷设备的问题是由年轻的美国人盖伊·凯利解决的。威利斯·哈维兰和凯利小时候喜欢数学。他的母亲擅长修理钟表、缝纫机和家用电器。他也热衷于修理和发明它们。1902年获得机械工程硕士学位后,他加入了布法罗锻造公司,一家生产加热机器、风箱和排气扇的公司。他在研发部门做供暖工程师,周薪只有10美元。

在帮助公司解决了许多技术问题后,开利接管了一个“麻烦”的客户——布鲁克林印刷厂。那年夏天,工厂的印刷质量大幅下降。聪明的开利马上抓住了问题的关键:那个夏天的湿热天气对印刷质量有很大影响。纸张变形、油墨干燥、温度和湿度不稳定成为影响印刷质量的主要因素。他找到了国家天气表,并精确计算了印刷所需的温度和湿度。然而,降低温度并不难。我们怎样才能降低湿度?

经过几天的苦思冥想,凯里仍无济于事。下班等车的时候,他盯着浓雾,陷入了沉思,心里暗叹:遇到的问题真像这飘渺的雾,他找不到一点线索!一滴,两滴,平台一侧的雾气凝结形成的小水滴吸引了他的注意力:当含水量相同时,空气温度越低,湿度越高,就像他面前的雾气一样。当湿度达到饱和时,空气凝结成珠子。那么,如果空气的温度降低到足够低的水平,使其从水中凝结出来,然后集中排放,空气的湿度会降低吗?

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开利及其冷干机(网络图)

开利立即着手设计图纸和生产零件。很快,一种电动“空气处理器”在1906年被发明并获得专利。后来,开利和朋友成立了一家公司,生产空调设备。这就是开利,它曾经是“空调行业的领导者”。

今天,开利仍然活跃在世界空调舞台上。在纪念开利发明空调100周年的国际会议上,开利强调,如果没有空调,世界的工作效率将降低40%。这种说法的准确性还有待验证,但有一点是肯定的:空调已经成为人们在夏天降温的唯一武器。美国人还特意将开利1922年制造的第一台离心式空调放在华盛顿国家博物馆供人们参观,以纪念这项造福人类一个世纪的伟大发明。

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空调房的凉爽夏天(网络图)